转 ZYNQ "HELLO,WORLD!"背后的故事

kenson

转载来自http://blog.chinaaet.com/detail/30143.html
之前看到一篇比较好的博文，转载了。
' X( d% i( C8 _6 c6 K! V我等电子爱好者拿到一块开发板当然首先就是让他输出HELLO,WORLD的啦。ZYNQ作为XILINX推出的最新的ALL PROGRAMME平台自然也无法逃离此等“厄运”。  
      让ZYNQ输出"HELLO,WORLD"非常简单，ZEDBOARD.ORG网站上已有ZedBoard_CTT_v14.1文档，大家按照文档中的步骤就能通过串行接口看到输出了。如果不太明白也可以到BAIDU上搜索ZEDBOARD,很多前辈已经把输出"HELLO,WORLD"的步骤图文并茂的一步一步给出了。图1就是main函数的截图，可以看到该函数非常的简单，首先初始化 平台，然后利用“重定向把printf”函数的输出定位到串口上。
2 G6 v+ ?0 ]& u, w7 ^3 e
$ \5 G/ R% U* G8 f! ~4 j1 e注意到代码中把init_platform和cleanup_platform函数已经被注释掉了，难道只有
一个printf就能输出吗？当然，查看Init_platform（）和cleanup_platform（）源码我们会发现其实这两个函数和串口输出并没有任何关系，这两个函数的作用就是打开系统的CACHE和关闭系统CACHE（Init_platform函数中包含有init_uart函数，但仔细观察发现只有在系统中定义了STDOUT_IS_16550宏，init_uart函数中的语句才起作用，否则该函数就是一个空函数。而在本例子中我们是并没有用到STDOUT，所以根本没有定义 STDOUT_IS_16550宏 ）。
     看到这个估计很多人都有个疑问：串口在使用之前不是应该初始化的吗？至少要设置一下波特率啥的吧？看代码中，似乎没有对ZYNQ的串口进行初始化就使用了，难道ZYNQ太先进了不用初始化？
7 E; M) R" ^4 c; y+ Z) J/ f8 |     在讨论这个问题之前让我们先来看看ZYNQ的结构以及ARM的启动过程。ZYNQ中包含有2个ARM CORTEX-A9的核（PS）和PL逻辑单元。ZYNQ支持多种启动模块，总的来说包括安全和不安全的两种引导方式。引导主要是通过PS部分来完成。对于安全引导来说，PL部分必须启动以便使用其中的安全模块，通过这些模块可以完成256位AES和SHA授权。在系统复位后，系统将会检测模式引脚上的电平状态，以此来决定从哪个设备（NOR,NAND,QUAD-SPI或JTAG）来引导系统。当然，JTAG方式只能工作在不安全引导方式下，通常该模式是用来调试系统的。在决定从哪个设备引导系统后，其中一个ARM A9的核开始执行片外ROM中的代码并拷贝第一阶段BOOT LOADER(FSBL)到OCM中。拷贝完成后，处理器开始执行FSBL，系统开始对PS部分进行初始化并可以开始配置PL模块（当然，你也可以不配置PL模块）。通常，在FSBL中需要包含对第二阶段代码（SSBL）的载入（如UBOOT）。SSBL继续对处理器进行配置直到系统完全完成初始化。
7 {8 u- H/ T3 v3 H     既然在执行MAIN函数之前还有这么多步骤，那么这些代码到底写在哪里呢？打开工程目录下的SDKSDK_Exporthello_world_bsp_0ps7_cortexa9_0libsrcstandalone_v3_05_a路径下的SRC文件夹，里面有asm_vectors.S
. T  r4 }1 C* ]2 b6 pboot.S
cpu_init.S
1 L1 i: Q! j6 n0 }9 wtranslation_table.s
xil-crt0.S等5个文件，它们都是.s结尾的汇编文件，根据以往的经验，这些都应该是最底层的，系统启动后首先执行的文件。我们知道ARM启动都是从0x00地址开始的，而在这个地址上放的应该是中断向量表，根据这个线索，我们首先查看asm_vectors.S文件，文件的最开头如图2所示：

  C, `' c# r7 X" _+ L
这里就是中断向量表，ZYNQ启动后所运行的第一句话就是B  _boot，这是一个跳转语句，直接跳转到boot.s文件中的  _boot  标号处开始执行后面的语句，由于后面的代码比较长，在此就不赘述了。boot.s中的代码主要完成MMU、CACHE的初始化以及ARM各种模式下栈基地址的配置，最后通过
b _start
6 H& i, z( G4 I4 p. O 语句跳转到_start标号中继续执行。_start标号在xil-crt0.S文件中被实现，代码如下：
1 L8 C  N  i, l+ c' }  l
; \/ A! i+ e6 m' R_start:
( B$ p3 ^1 I9 O, ybl      __cpu_init r0, #0

/* clear sbss */
4 U  u/ E: [& A3 t2 y6 X; pldr  /* calculate beginning of the SBSS */
ldr /* calculate end of the SBSS */

. O% s+ M: V: |4 C. y1 s5 D.Lloop_sbss:
- R% D; O/ b" E0 d! V$ T- scmp .Lenclsbss r0, [r1], #4
b r1,.Lbss_start r2,.Lbss_end r1,r2
$ T. n$ K/ L4 \" ?bge /* If no BSS, no clearing required */
str .Lloop_bss

.Lenclbss:

. e; `) l3 T7 }/* set stack pointer */
2 s- q! e- f. y; U' Y  Cldr /* stack address */
" c$ M0 Z+ s/ e6 m0 j
( C8 [+ F1 I; F0 D/* Initialize STDOUT to 115200bps */
6 w5 L- `: o' `ldr Init_Uart
#ifdef PROFILING _profile_init
#endif /* PROFILING */


& {4 y, p3 a+ F: b/* Initialize the SMC interfaces for NOR and SRAM */
#ifndef USE_AMP
bl XSmc_SramInit
#endif

/* make sure argc and argv are valid */
mov r1, #0

/* Let her rip */
bl main
& `3 @/ V# F4 Y7 V5 ]1 |* Y% Q


# ]! w4 x% G7 U5 T9 {5 O8 N8 F; i代码首先通过语句bl      __cpu_init Init_Uart跳转到UART.C文件中对串口进行初始化；通过语句bl XSmc_SramInit对NOR和SRAM存储器进行初始化，最后调用bl main跳转到我们的MAIN函数中开始执行用户的程序。
        这下我们就可以解释开始所提出的问题了，实际中ZYNQ的串口并不是不需要初始化，而是在进入main函数之前就已经被初始化过了，其所用的波特率在xil-crt0.S文件的顶头被宏定义过，默认为115200BPS。如果我们要用其它的波特率的话，理论上来说在该处更改即可。为什么说理论上呢？因为在实际中更改此处是不行的，究其原因我认为是由于xil-crt0.S是系统生成，如果我们更改后不编译该文件那么自然不能更改波特率；如果编译该文件则EDK会自动从系统中重新拷一个xil-crt0.S文件到项目中， 这也就把我们更改过的文件覆盖了。所以，如果我们需要更改串口的波特率的话最简便的方法就是在main函数中再调用一次Init_Uart函数，指定其输入参数为我们所需要的波特率，如9600.

总结一下，其实ZYNQ中的ARM和我们平时所用的ARM启动方式上并没有任何差别，也是从中断向量表开始然后经过多次跳转最终调用用户程序的MAIN函数。用流程图表示如下所示：


4 v# y6 D4 P5 {  J  Q

总结如下：

实际中ZYNQ的串口并不是不需要初始化，而是在进入main函数之前就已经被初始化过了，如果我们需要更改串口的波特率的话最简便的方法就是在main函数中再调用一次Init_Uart函数，指定其输入参数为我们所需要的波特率，如9600.

) @3 }" n, w% L& o

' t- f) N0 [2 `$ v: q4 i

daviddd

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